基樁泥質(zhì)砂巖持力層風(fēng)化程度綜合判定與應(yīng)用

陳德修

（廣東省建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測總站有限公司）

巖石風(fēng)化程度的判定通常采用工程地質(zhì)定性評價方法，即從巖石顏色、次生礦物的發(fā)生、節(jié)理裂隙發(fā)育情況、機械破碎難易程度、以及巖石的物理、力學(xué)和水理性質(zhì)變化等方面綜合分析確定。而巖石風(fēng)化程度的定量評價，目前通常采用的是對巖體工程地質(zhì)性質(zhì)比較敏感的一些物理力學(xué)性能指標(biāo)，通過室內(nèi)或現(xiàn)場測試巖石物理力學(xué)性能單項或綜合指標(biāo)進行巖石風(fēng)化程度劃分。由于影響巖石風(fēng)化程度的因素復(fù)雜，各種巖石風(fēng)化速度和風(fēng)化后形態(tài)的變化也各異，因此很難建立巖石風(fēng)化程度劃分的統(tǒng)一、定量的標(biāo)準(zhǔn)，特別是針對軟質(zhì)巖石。通過某項目基樁鉆芯法與地質(zhì)勘察情況中對泥質(zhì)砂巖風(fēng)化程度判定的差異，提出針對樁端泥質(zhì)砂巖持力層的合理判定方法，給類似工程提供參考。

1 工程概述

某項目端承灌注樁基礎(chǔ)，設(shè)計樁端持力層為微風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。根據(jù)勘察資料及樁基超前鉆資料，場地下部基巖為白圭系泥質(zhì)砂巖，遇水易軟化崩解。前期試樁進行基樁鉆芯法檢測時，發(fā)現(xiàn)所檢測的6條樁的樁端持力層巖性的判定與地質(zhì)勘察結(jié)果明顯不符，需要對本項目混凝土灌注樁樁端持力層的綜合判定給出意見與建議。

2 地質(zhì)勘察與基樁鉆芯法反映持力層情況

2.1 基樁鉆芯法檢測結(jié)果

典型的ZHL-177號和ZHL-250號樁基樁鉆芯法芯樣及地質(zhì)鉆孔巖芯照片對比見圖1和圖2：

圖1 ZHL-177號樁鉆芯檢測與地質(zhì)鉆孔巖性照片對照圖

圖2 ZHL-177號樁鉆芯檢測與地質(zhì)鉆孔巖性照片對照圖

⑴ZHL-177號樁基樁鉆芯法檢測施工樁長51.66m，樁端持力層鉆進深度為59.70m，巖樣呈深紅色、短柱或碎塊狀，檢測單位判定樁端持力層巖性為中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖；而對應(yīng)地質(zhì)鉆孔在43.50m（高程-48.39m）以下鑒定為微風(fēng)化泥質(zhì)砂巖；

⑵ZHL-250號樁基樁鉆芯法檢測施工樁長48.81m，樁端持力層鉆進深度為54.56m，巖樣呈深紅色、短柱狀，檢測單位判定樁端持力層巖性為中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖；而對應(yīng)地質(zhì)鉆孔鉆孔在44.00m（高程-48.39m）以下鑒定為微風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。

鉆芯法檢測6根樁結(jié)果匯總見表1。

表1 基樁鉆芯法檢測結(jié)果匯總

本次基樁鉆芯法檢測結(jié)果反映：

⑴鉆芯檢測6根樁均鉆穿樁底，并下鉆至樁底以下不小于5.00m的持力層深度，最大鉆進深度59.8m，平均深度為57.27m；

⑵經(jīng)檢測單位對現(xiàn)場巖芯的鑒定，6根樁樁端持力層均判定為中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，其中有3條樁的樁端持力層巖樣因過于破碎松散，無法取得巖石芯樣進行抗壓強度試驗。

2.2 樁底標(biāo)高與地質(zhì)巖層比對

從鉆芯法檢測樁底標(biāo)高與地質(zhì)勘察揭示巖層分布高程情況比對見表2。

表2 從樁底標(biāo)高與地質(zhì)勘察揭示巖層分布高程情況比對

⑴依據(jù)地質(zhì)勘察資料與檢測樁持力層頂面標(biāo)高來看，樁端持力層均入巖微風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，入巖深度為2.71～14.32m，從勘察角度分析樁端持力層是滿足設(shè)計為微風(fēng)化巖的要求的；

⑵檢測單位從基樁鉆芯法的角度依據(jù)取得的巖石芯樣，特別是ZHL-177號樁、ZHL-182號樁和ZHL-250號樁樁端持力層未能取得完整巖芯進行抗壓強度試驗，綜合判定樁端持力層為中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。

2.3 地質(zhì)勘察階段的巖石抗壓強度結(jié)果

本項目勘察階段采取巖石樣品進行室內(nèi)物理力學(xué)性質(zhì)試驗，巖石中風(fēng)化及微風(fēng)化的天然濕度單軸抗壓強度、飽和抗壓強度及干燥抗壓強度試驗成果統(tǒng)計見表3：

表3 巖石抗壓強度統(tǒng)計

根據(jù)抗壓試驗結(jié)果統(tǒng)計，場地內(nèi)中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖的飽和抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值為3.10MPa，變異系數(shù)為0.77；微風(fēng)化泥質(zhì)砂巖的飽和抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值為5.57MPa，變異系數(shù)為0.91；整體上巖石抗壓強度離散性較大。

3 結(jié)果差異性原因分析與處理建議

3.1 結(jié)果差異性原因分析

⑴人員判定的主觀性是導(dǎo)致鉆芯法檢測持力層判定結(jié)果與地質(zhì)勘察結(jié)果出現(xiàn)差異的原因之一。場地范圍內(nèi)地勘鉆孔鑒定的微風(fēng)化巖石面平均高程為-43.85m，而基樁鉆芯法檢測結(jié)果顯示灌注樁底高程為-50.38～-55.36m，樁底以下巖石均鑒定為中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，與地勘鉆孔鑒定存在明顯差別。而根據(jù)地勘鉆孔揭示巖石芯樣照片及基樁檢測揭示樁端持力層芯樣照片對比分析，地勘鉆孔微風(fēng)化巖石芯樣及基樁樁底巖石芯樣均呈短柱狀，局部為碎塊狀，巖芯差別不大，存在技術(shù)人員對風(fēng)化層的主觀認(rèn)識的差別導(dǎo)致巖性鑒定有差異的可能；

⑵機械操作的過程也是導(dǎo)致鉆芯法檢測持力層判定結(jié)果與地質(zhì)勘察結(jié)果出現(xiàn)差異的原因之一。場地內(nèi)泥質(zhì)砂巖為軟質(zhì)巖，易軟化崩解，鉆孔采取巖芯的破碎程度與鉆機使用的鉆頭類型、回次進尺的大小、泥漿泵的壓力大小、工人操作的熟練程度都有密切關(guān)系，因此造成地勘鉆孔巖石芯樣與基樁鉆芯法檢測持力層芯樣所揭示的巖石破碎程度局部存在一定差異，影響了不同風(fēng)化層的鑒定；

⑶地質(zhì)勘察鉆孔鑒定的微風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，飽和抗壓強度統(tǒng)計值為5.57MPa；而基樁鉆芯法檢測結(jié)果判定的中風(fēng)化巖持力層，其飽和抗壓強度值分別為ZHL-122#樁樁端持力層抗壓強度為11.lMPa、ZHL-128#樁樁端持力層抗壓強度為8.2MPa、ZHL-143#樁樁端持力層抗壓強度為14.3MPa，大于地勘鉆孔微風(fēng)化巖石抗壓強度統(tǒng)計值，這3根灌注樁樁端持力層的抗壓強度大于該場地微風(fēng)化泥質(zhì)砂巖飽和抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值。

3.2 工程處理建議

⑴從樁端持力層巖石飽和抗壓強度力學(xué)性能來看，本次ZHL-128號、ZHL-122號和ZHL-143號樁可判定為滿足設(shè)計為微風(fēng)化巖的要求，但基樁鉆芯法檢測結(jié)果與地質(zhì)勘察鉆取巖石芯樣完整性均較差，不適宜對巖石的風(fēng)化強度做綜合判定；

⑵對未能截取巖石芯樣進行抗壓的ZHL-177號樁、ZHL-182號樁和ZHL-250號樁，建議進行巖石點荷載試驗后提請設(shè)計單位復(fù)核后，確定下一步的處理方案；

⑶建議在項目后續(xù)檢測樁的過程中提高現(xiàn)場巖石芯樣的取樣質(zhì)量，為合理判定巖石風(fēng)化程度提供基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

⑴加強技術(shù)人員的專業(yè)能力繼續(xù)教育培養(yǎng)，使專業(yè)技術(shù)人員能依據(jù)更加客觀科學(xué)地判定依據(jù)對巖性進行準(zhǔn)確評判，同時加強對鉆機操作技術(shù)人員的培訓(xùn)，提高鉆機操作技能，確保鉆取的芯樣盡可能保持原有巖層性狀和特性。特別是對易風(fēng)化巖的鉆取、編錄和試驗應(yīng)及時進行，加強抽取后易風(fēng)化巖的現(xiàn)場保護；

⑵對軟巖的鉆探取樣，應(yīng)配備適當(dāng)?shù)牡刭|(zhì)鉆進設(shè)備，現(xiàn)場對不同的巖層鉆進要求應(yīng)滿足《建筑工程地質(zhì)勘探與取樣技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 87-2012）規(guī)定，以便客觀正確地判定巖土性狀。對基巖完整程度的判定，建議必要時可以采用孔內(nèi)攝像法或CT探測法等其他輔助手段作進一步的驗證檢測；

⑶從對樁端持力層巖層要求的綜合角度出發(fā)，建議軟質(zhì)巖石端承樁樁端持力層判定可結(jié)合抗壓強度、巖樣破碎程度、風(fēng)化程度和RQD等指標(biāo)作綜合評判。